NANCHANG  UNIVERSITY

毕业设计

                  The graduation design

（2009—2012年）

     红外线防盗报警器

              摘要

伴随着社会的发展，人们的生活质量不断提高，拥有了更多的奢饰品，因此防盗就成了一项重要的课题。本次毕业设计的红外线防盗报警器是基于电源电路给整个电路提供+5V电压，通过红外线发射和接受系统来感应是否有人闯入，并通过单片机系统向声光报警电路发出信号，达到声光报警的目的。论文首先简单介绍了红外线防盗报警器的发展背景、基本电路结构和工作原理，以及国内红外线防盗报警器的发展状况，然后结合应用电路具体介绍了该应用电路的工作原理。论文详细论述了电源电路的具体变压、整流、滤波、稳压过程，以及通过单片机系统内部程序的设定来区分红外线接受端电压的变化，并通过单片机来控制声光报警电路，最后通过555定时器来输出稳定的信号。最后，附录部分附有本次设计所应用到的电路原理图。

关键词：报警器，51单片机；红外线发送与接受；555定时器

Infrared Burglar Alarm

Abstract

The design and development of graduation infrared burglar alarm is based on the power supply circuit for the entire circuit to provide +5 V voltage, through an infrared transmitting and receiving system whether the intrusion sensors, SCM system and through to the sound and light alarm circuit sent a signal to sound and light alarm purposes. The paper introduced the simple anti-theft alarm infrared background of the development, basic circuit structure and working principle, Infrared and domestic security alarm state of development, then combined application specific circuits on the application of circuit theory. Papers discussed in detail the specific power rectifier circuit, rectifier, filtering, Regulators process. SCM system, as well as through the creation of internal procedures to distinguish between infrared receiving terminal voltage changes. and through MCU to control sound and light alarm circuit, the final adoption of 555 timer output signal stability. Finally, the appendix attached to this part of the design applied to the circuit diagram. 

Keywords: Power Circuit;Mcs-51; Infrared send and receive; 555 timer

摘要        ………………………………………………………………………  2

第一章  概   述……………………………………………………………… 4

1.1红外线防盗报警器的基本工作原理…………………………………… 4

1.2红外线防盗报警器的基本组成…………………………………………    4

第二章 电源电路设计…………………………………………………………    8

2.1功能简介………………………………………………………………… 8

2.2变压器电路……………………………………………………………… 8

2.3整流电路………………………………………………………………… 8

2.4滤波电路………………………………………………………………… 9

2.5稳压电路………………………………………………………………… 10

第三章 单片机系统…………………………………………………………    10

3.1 单片机简介………………………………………………………………    10

第四章 声光报警电路………………………………………………………  13

4.1报警电路原理…………………………………………………………… 13

4.2核心部件555定时器各项参数介绍…………………………………… 13

附录       …………………………………………………………………………14

参考文献    ……………………………………………………………………15

第一章  概   述

1.1红外线防盗报警器的基本工作原理

红外线防盗报警器原理图 

1.2红外线防盗报警器的基本组成

红外线防盗报警系统有四部分组成：

（1）电源电路

       该电路包括：保险管、变压器、桥式整流器、电解电容、三端稳压器。他们的功能是：

       保险管：当电源短路等意外情况发生时电源可自动熔断保险管;具备过流,过压保护。防止整个电路或某些芯片被烧毁。

      变压器：本设计采用的是12V/5W变压器，以便将220V交流市电降压到12V。

      桥式整流器：利用二极管的单向导电性，将交流转换为直流。

      电解电容：滤除电源电流中的杂波。

      三端稳压器：将变压器提供的12V电压变为5V电压，并稳定输出。

电源电路模块 

（2）红外线发射：

红外线发射端

红外线发射灯阳极接+5V电压，阴极接单片机P1口，P1口设置为输出状态，当P1口为“0”时，红外线发射灯发出红外线。

红外线接受：

红外线接收端 

红外线接收灯阳极接+5V电压，阴极接CC4069反相器。红外接收灯，当接收到红外光时导通，+5V电源通过红外线接收灯加到反相器CC4069的输入端，经反相为低电平。

（3）单片机系统

     本设计采用的单片机是ATC2051。由270和1K电阻、复位按钮和20UF电容组成手动电平复位和上电自动复位电路。两个30PF电容和一个6.0MHz晶振组成时钟电路。P1口和P3口为输入端，P3.7口为输出端。当在一定时间内检测到位于不同位置的光束被遮挡时，则由P3.7口输出报警信号，驱动声光报警电路，进行声光报警，直至按复位按钮。

（4）声光报警电路

声光报警电路 

555定时器、扬声器、普通绿色发光二极管等组成声光报警电路。其中555定时器接成了一个低频多谐振荡器，其控制电压输入端5脚与单片机ATC2051的P3.7脚相连，受P3.7脚输出的高低电平间隔1S的脉冲信号控制，输出脉冲经过隔直电容加到扬声器上，扬声器将交替发出高、低不同的两种叫声。同时，P3.7脚输出的高低电平间隔1S的脉冲信号经电阻加到绿色发光二极管上，绿色发光二极管将闪烁发光。

第二章 电源电路设计

2.1功能简介

本设计中电源电路模块主要是将220V交流市电经变压器降压，桥式整流器整流，电解电容滤波，三端稳压器稳压滤波，最后得到整机要求的+5V稳定直流电源。

2.2变压器电路

变压器的基本原理是电磁感应原理，现以单相双绕组变压器为例说明其基本工作原理（如上图）：当一次侧绕组上加上电压Ú1时，流过电流Í1，在铁芯中就产生交变磁通Ø1，这些磁通称为主磁通，在它作用下，两侧绕组分别感应电势É1，É2，感应电势公式为：E=4.44fNØm 

2.3整流电路

（1）工作原理

   单相桥式整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路，如图所示，二极管D1～D4所组成的单向桥式整流电路。在分析整流电路工作原理时，整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。

    桥式整流器     

2.4滤波电路

  电容滤波电路

（1）滤波原理 

    若v2处于正半周，二极管D1、D3导通，变压器次端电压v2给电容器C充电。此时C相当于并联在v2上，所以输出波形同v2 ，是正弦波。

 电容滤波电路波形

当v2到达 t= /2时，开始下降。先假设二极管关断，电容C就要以指数规律向负载ＲL放电。指数放电起始点的放电速率很大。在刚过 t= /2时，正弦曲线下降的速率很慢。所以刚过 t= /2时二极管仍然导通。在超过 t= /2后的某个点，正弦曲线下降的速率越来越快，当刚超过指数曲线起始放电速率时，二极管关断。所以在t2到t3时刻，二极管导电，Ｃ充电，Vi=Vo按正弦规律变化；t1到t2时刻二极管关断，Vi=Vo按指数曲线下降，放电时间常数为RLC。

2.5稳压电路

第三章 单片机系统

3.1 单片机简介

ATC2051是美国 ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含2K bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位处理器和FLASH存储单元，功能强大ATC2051单片机可为您提供许多高性价比的应用场合。

主要性能参数：

（1）与MCS-51产品指令系统完全兼容     

（2）2K字节可重擦写闪速存储器

（3）1000次擦写周期

（4）2.7-6V的工作电压范围

（5）全静态操作：0Hz-24MHz

（6）两极加密程序存储器

（7）128*8字节内部RAM

（8）15个可编程I/O口线

（9）两个16位定时/计数器

（10）6个中断源

（11）可编程串行UART通道

（12）可直接驱动LED的输出端口

（13）内置一个模拟比较器

（14）低功耗空闲和掉电模式

ATC2051 

引脚功能说明：

（1）VCC：电源电压

（2）GND：地

（3）P1口：P1口是一组8位双向I/O口，P1.2-P1.7提供内部上拉电阻，P1.0和P1.1内部无上拉电阻。P1口输出缓冲器可吸收20MA电流并可直接驱动LED。

（4）P3口: P3口的P3.0-P3.5、P3.7是带有内部上拉电阻的7个双向I/O口。P3.6没有引出，它作为一个通用I/O口但不可访问，但可作为固定输入片内比较器的输出信号，P3口缓冲器可吸收20MA电流。

P3口还用于实现ATC2051特殊的功能，如下表所示：

（5）RST:复位输入。RST引脚一旦变成两个机器周期以上高电平，所有的I/O口都将复位到“1”（高电平）状态，当振荡器正在工作时，持续两个机器周期以上的高电平便可完成复位，每个机器周期为12个振荡时钟周期。

（6）XTAL1:振荡器反相放大器的内部时钟发生器的输入端。

（7）XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。

振荡器特征：

XTAL1、XTAL2为片内振荡器的反相放大器的输入和输出端，可采用石英晶体或陶瓷振荡器组成时钟振荡器，如图：

第四章 声光报警电路

4.1报警电路原理

555定时器，扬声器，普通绿色发光二极管等组成声光报警电路。其中555定时器接成了一个低频多谐振荡器，其控制电压输入端5脚与单片机ATC2051的P3.7脚相连，受 P3.7脚输出的高低电平间隔1S的脉冲信号控制。

4.2 核心部件NE555P各项参数介绍

报警电路核心部件为NE555P，其主要性质功能如下：

1、NE555P特性简介

时间从微秒级到小时级；可工作于无稳态和单稳态两种方式；可调整占空比； 输出端可接收和提供 200mA 电流输出端可接收和提供 200mA 电流；输出电压与 TTL 电平兼容；温度稳定性好于 0.005%/℃。

2、 NE555P应用范围

精确定时, 脉冲发生, 连续定时,频率变换,脉冲宽度调制,脉冲相位调制。

NE555P的封装形

 NE555P引脚说明

这个特殊的 R-S 触发器有两个特点：（1）两个输入端的触发电平要求一高一低：置零端 R 即阀值端 TH 要求高电平，而置位端 S 即触发端 TR 则要求低电平。（2）两个输入端的触发电平，也就是使它们翻转的阀值电压值也不同

附录：

参考文献

胡锦. 数字电路与逻辑设计. 第二版. 高等教育出版社。

南昌大学共青学院工程技术系电工电子实践教材. 电子工艺实训指导。

 南昌大学共青学院工程技术系电工电子实践教材. 数字电路实验教材。下载本文